Referat informatica. TEHNOLOGII DE COMUNICATIE WAN Frame Relay

label Referate autorenew 2025-09-29, 16:56 history_edu Anonim
TEHNOLOGII DE COMUNICATIE WANFrame RelayIn ultimii ani, in domeniul retelelor de arie larga au avut loc transformari spectaculoase de tehnologie datorita cerintelor crescnde pentru fiabilitate, viteza de transport si securitate. CaracteristiciIn principal, Frame Relay este o tehnologie succesoare tehnologiei X.25, care a fost conceputa pentru a fi robusta datorita existentei circuitelor analoage, mult prea susceptibile la interferente si generatoare de erori. Tehnologia X.25 a fost construita pentru a oferi posibilitatea refacerii erorilor si presupunea in principiu corectarea erorilor, secventialitatea si controlul fluxului.Odata cu progresul inregistrat in comunicatiile de date, nu mai exista cerinte impe-rioase de robustete. De aceea, a fost nevoie de o noua tehnologie care sa poata beneficia de noutatile aparute in comunicatii (realizarea conexiunilor prin fibre optice, de exemplu) si cresterea vitezei de procesare. Tehnologia Frame Relay este similara intr-un fel cu X.25 dar lucreaza doar la primele doua niveluri ale stivei de protocoale OSI. Se elimina astfel corectia erorilor de la nivelul 3. De asemenea, Frame Relay nu se preocupa de secventialitate, fiind o versiune mai "fluida", ce profita de avantajele progreselor la nivel de infrastructura. La fel ca si X.25, folsoseste cadre de lungime variabila, facnd foarte putina procesare.Operatiunea care se face este urmatoarea: se ia un pachet de date care se transmiteurmatorului nod cu o foarte mica intrziere, lucru aflat in beneficiul aplicatiilor (voce, video etc.) ce depind de aceste intrzieri. Viteza cu care se transmit datele este mult mai mare (deocamdata maximum 45 Mbps).Tehnologia Frame Relay foloseste avantajele statistice ale comutarii pachetelor folosind mai eficient latimea de banda prin multiplexarea pachetelor individuale in reteaua WAN. Cadrele de lungime variabila sunt ideale pentru transmiterea datelor in retea si formarea fluxurilor de trafic; ruterele Frame Relay pot prelua un cadru Frame Relay pentru al transmite mai departe de-a lungul unui circuit virtual. AvantajeDe la inceput se impune observatia ca avantajele implementarii tehnologiei FrameRelay pentru un furnizor de servicii (Service Provider - SP) sunt de nivel strategic (au multiple repercursiuni legate de costurile implicate in afacere, de profiturile realizate, de dezvoltarea ulterioara a firmei etc.).Beneficiile oferite de aceasta tehnologie sunt numeroase, dar putem evidentia treidintre acestea mai importante: costuri reduse de operare si intretinere a retelei costurile sunt avantajoase att pentru beneficiar ct si pentru furnizorii de servicii; flexibilitate si scalabilitate; usurinta si eficienta cu care este utilizata latimea de banda in Frame Relay. Ruter Ruter Ruter Ruter Rutera) Reprezentarea unei retele clasice RuterRuter RuterRuterRuter Ruterb) Reprezentarea unei retele Frame RelayFig. 1. Comparatia dintre o retea clasica si una Frame RelayAlte caracteristici includ faptul ca Frame Relay este o tehnologie complementara cu ATM si IP, implica o fiabilitate crescuta a retelei permitnd gestionarea latimii de banda utilizate.Din figura 1 se observa ca pentru a se asigura conexiunea celor 6 noduri la retea, sunt necesare cte 5 legaturi CSU/DSU (Channel service unit / Data service unit) deconexiune pentru fiecare nod pentru a se asigura comunicarea cu celelalte noduri din retea. In continuare este prezentata imaginea clasica a unei retele Frame Relay, care ofera avantajul existentei unei singure legaturi pentru asigurarea conexiunii cu fiecare nod al retelei, folosindu-se, de asemenea, un singur port al ruterului.Avantajul retelei este evident prin reducerea complexitatii retelei considerata dreptexemplu, dar si prin considerarea cazului conectarii unui nou nod la retea: in cazul retelei clasice, aparitia unui nou nod implica crearea (in cazul nostru) a inca 6 legaturi pentru noul nod, pe cnd, in cazul retelei Frame Relay trebuie creata o singura legatura.O alta caracteristica importanta a tehnologiei Frame Relay este posibilitatea de multiplexare. Multiplexarea se refera practic la doua lucruri: pe de o parte, ruterul poate identifica diferite protocoale ca apoi sa le incorporeze intr-un singur circuit DLCI sau PVC, folosind procedeul de identificare a protocoalelor numit NLPI (Network Layer Protocol Identification Identificarea protocolului nivelului retea); pe de alta parte, putem avea mai multe grupuri de utilizatori atasati la norul retelei folosind aceeasi retea fizica, dar avnd propriile retele virtuale separate. In concluzie, exista doua nivele de multiplexare:unul la nivelul protocoalelor folosite in retea iar celalalt la nivelul grupurilor de utilizatori ce detin retele virtuale separate in cadrul aceleiasi retele fizice. In figura 2,ruterele conectate la reteaua Frame Relay apartin la 3 grupuri de utilizatori, grupurile A, B, C, care formeaza astfel 3 retele virtuale private distincte una fata de alta. Ruter B Ruter A Ruter CRuter ARuter B Ruter C Ruter CRuter A Ruter BFig. 2. Multiplexarea intr-o retea Frame RelayIn plus, tehnologia Frame Relay foloseste alocarea dinamica a latimii de banda.Acest lucru presupune folosirea practic a unui procent de 200% din latimea de banda alocata. Spre exemplu, pentru o legatura de 256K, in care exista 4 conexiuni de 64K,se poate trece de aceasta limita de 64K prin procedeul numit "oversubscribing" su-praabonare (figura 3). Acest lucru se bazeaza pe natura statistica a datelor: nu toata lumea transmite in acelasi timp, totdeauna.Anumitor circuite li se poate oferi intrega capacitate a legaturii daca exista aceasta posibilitate. Fig. 3. Reducerea costurilor prin supra-abonarea porturilorFrame Relay se bazeaza pe multiplexarea statistica, oferind posibilitatea traficului in rafale, pentru utilizarea mai buna a latimii de banda disponibile. Supraabonarea pre-supune posibilitatea ca unui singur port (in acest caz de 256 Kbps) sa-i fie atribuite mai multe circuite virtuale permanente (circuite PVC) si, ca urmare, o rata de informatie trans misibila (CIR Comitted Information Rate) mai mare dect viteza totala stabilita a portului. De asemenea, supra-abonarea permite folosirea in comun a capacitatii portului de catre mai multe conexiuni de retea individuale. Multiplexarea statistica si alocarea dinamica a latimii de banda permit aceste lucruri. Deoarece media de utilizare a conexiuniieste de 30%, furnizorii de servicii pot construi reteaua pe baza acestui trafic mediu si nu lund in considerare momente de vrf ale traficului.Termeni si definitii Frame RelayDin punct de vedere arhitectural, tehnologia Frame Relay se compune din patru blocuri de baza (figura 4): Interfata utilizator-retea (UNI User to Network Interface); Comutatoarele (Switch- urile) Frame Relay; Trunchiul (trunk); Interfata retea-retea (NNI Network to Network Interface).Interfata utilizator-retea acopera practic cea mai mare parte a definitiei pentru reteaua Frame Relay, identificnd modalitatea in care un echipament terminal se poate atasa retelei. Switch- urile reprezinta partea centrala a retelei, care pot fi produse de orice produ-cator de astfel de echipamente. Frame Relay nu tine cont de modalitatea de transmitere a pachetelor de la un nod la altul, fie daca se foloseste ATM sau alta tehnologie, fiind un standard de interfata.Componenta de interfata retea-retea (NNI) este in esenta partea ce conecteaza douaretele impreuna, deosebindu-se de UNI prin faptul ca este bidirectionala, adica ce se intmpla intr-o parte a retelei este translatat si transmis de cealalta parte, pe cnd UNI este unidirectionala.Frame Relay reprezinta o tehnologie simpla si matura, bine definita. Cele patrublocuri functionale au interfete standard bine definite. Astfel, UNI specifica linia de acces la retea, iar NNI reprezinta specificatia conexiunii la o alta retea Frame Relay; De asemenea, tehnologia Frame Relay are risc scazut; prin incorporarea acestei tehnologii, furnizorii de servicii isi pot reduce costurile operationale, simplifica arhitectura retelei, creste fiabilitatea si largi portofoliul de servicii oferite clientilor.Alti termeni ai tehnologiei Frame RelayFrame Relay reprezinta, in fapt, o tehnologie de comutare de mare viteza ce oferaun mare debit de date si o latenta scazuta.Debitul mare este oferit prin multiplexarea a mai multe canale logice cunoscute sub numele de circuite virtuale de-a lungul unei singure conexiuni.Aceste circuite sunt traditionalele circuite virtuale permanente, dar mai nou au aparut asa numitele circuite virtuale comutate ce reprezinta viitorul in acest domeniu. Circuitele permanente virtuale sunt create si alocate de furnizorul retelei, asigurnd conexiunea intre doua noduri identice dintr-o retea Frame Relay. Fiecarui nod ii este asociat un identificator de conexiune numit DLCI (Data Link Connection Identifier), care poate fi altul la fiecare din capete si are o semnificatie locala. Pentru a putea fi folosite astfel de circuite nu este nevoie de nici un apel special (de tipul Call Setup), o legatura PVC fiind gata de lucru imediat ce ruterele de la capetele retelei Frame Relay au initializat propria interfata Frame Relay. Identificatorul DLCI este un cmp de 10 biti al header-ului pachetului Frame Relay (a fost implementat si un cmp de 4 octeti pentru a oferi o mai mare flexibilitate in alegerea adreselor ce pot fi accesate). In esenta, DLCI contine informatia necesara unui nod (switch) pentru a sti ce sa faca cu ea. Fiecare DLCI are asociat un numar care este asociat unei rute stocate in memorie, deci prin cunoasterea DLCI se stie exact unde va merge pachetul si in ce mod. Circuitele virtuale comutate sunt dinamice, fiind constituite atunci cnd este nevoie de acestea. Inainte ca datele sa fie transmise pe un astfel de circuit SVC, are loc in retea un schimb de mesaje de tipul CALL SETUP/CONNECT CONFIRM, acest lucru fiind similar cu modalitatea de efectuare a unui apel telefonic. Se pot apela, de asemenea, diferite puncte terminale din cadrul retelei Frame Relay. Odata efectuat apelul de setup, circuitul virtual comutat se comporta si este tratat identic cu un circuit virtual permanent. Un alt parametru folosit intr-o retea Frame Relay este rata variabila de informatie (Variable Information Rate - VIR), folosit pentru a determina rata de informatie pentru fiecare circuit virtual. VIR suporta 3 parametri pentru un anumit circuit virtual: Committed Information Rate (CIR). Acest parametru reprezinta latimea de banda alocata de un furnizor de servicii pentru un anumit circuit unui anume utilizator; Committed Burst Size (Bc) reprezinta numarul maxim de biti care pot fi transportati de un circuit virtual intr-un anumit interval de timp. Daca acest interval este de o secunda, atunci Bc este egal cu CIR; Excess Burst Size (Be) reprezinta cantitatea de date pe care o poti aloca peste CIR, deci cu ct platesti mai mult, cu att ai o astfel de rata mai mare; Discard eligible bit (DE) reprezinta o modalitate de marcare a acelor cadre ce au depasit CIR si Be si care, ca urmare a aparitiei unei congestii in trafic, sunt indepartate primele. Fig. 4. Cele 4 componente ale unei retele Frame RelayIn cadrul implementarii unui serviciu Frame Relay, este foarte important sa se inteleaga aceste concepte; astfel, trebuie alese cu grija valorile pentru CIR si Bc, ce conduc la valori ale intervalului de masurare ale acestor rate, denumit T (Committed Rate Measurement Interval), pentru a acoperi cele mai rele cazuri de supraincarcare de trafic.Acesti parametri permit fiecarui circuit virtual sa fie configurat pentru a i se garanta un flux de trafic minim, dar fiecare circuit virtual poate sa foloseasca la maximum latimea de banda disponibila. Pentru a oferi un anumit serviciu mai multor situri aflate la distanta, este deci posibil sa se reduca necesarul att pentru conexiunile fizice catre sediul central ct si pentru latimea de banda.Tehnologia Frame Relay ofera o mica latenta prin indepartarea tuturor procesarilorde pachete de la switch-uri catre retea.Spre deosebire de retelele X.25 ce opereaza la nivelul 3 OSI sau la nivelul de pachete, retelele Frame Relay opereaza la nivelul 2 OSI sau la nivelul frame. De semenea, spre deosebire de switch-urile X.25 ce ofera o detectie si corectie superioara a erorilor, switch-urile Frame Relay nu fac aceasta detectie si corectie, bazndu-se pe calitatea inalta si pe ratele foarte reduse de eroare ale echipamentelor de transmisiune digitala moderne si pe detectia erorilor la capetele transmisiunii la nivele superioare precum TCP.Frame Relay simplifica arhitectura retelei prin combinarea mai multor tipuri de trafic intr-o singura retea, ducnd la costuri operationale si administrative reduse. De asemenea, natura retelei Frame Relay face deosebit de simpla crearea sau modificarea circuitelor virtuale, acestea putnd fi adaugate fara conectarea de linii suplimentare.Frame Relay este o tehnologie foarte eficienta din punct de vedere al costurilor, de-oarece foloseste liniile de transmisie in mod eficient. Ca majoritatea sistemelor de transmisii de date, aceasta tehnologie foloseste generarea de cadre de lungime variabila (ca si la X.25, spre exemplu), de la ctiva octeti pna la 1600 de octeti sau chiar mai mult, si este transparenta pentru majoritatea protocoalelor uzual folosite, precum IP, IPX si DECnet. In concluzie, Frame Relay este o tehnologie ideala pentru traficul in rafale LAN spre LAN.Fig. 5. Arhitectura simplificata de reteaDatorita faptului ca Frame Relay este o tehnologie stabila, verificata, exista o serie larga de echipamente de conectare ale utilizatorilor ce suporta tehnologia Frame Relay (figura 5), in care sunt incluse echipamentele de acces Frame Relay (FRAD Frame Relay Access Device) si ruterele.De asemenea, exista si alte standarde definite ce suporta voce pentru Frame Relay(VoFR Voice over Frame Relay) si SNA 2 pentru Frame Relay. Astfel, Frame Relay poate suporta mai multe tipuri de trafic in cadrul aceleiasi infrastructuri, la costuri operationale si administrative mai mici, largindu-si, in acelasi timp, portofololiul de servicii oferite clientilor (figura 6).Circuitele virtuale comutate (SVC) Frame RelayCircuitele virtuale comutate Frame Relay reprezinta echivalentul circuitelor virtuale comutate ale tehnologiei X.25 pentru utilizatorii Frame Relay. Apelurile pot fi stabilite atunci cnd este necesar transferul datelor este complet. Parametri precum CIR pot fi ceruti in momentul apelului de set-up permitnd implementarea cu adevarat a serviciilor de oferire a latimii de banda la cerere. Circuitele SVC reduc, de asemenea, greutatea administrarii unui numar mare de circuite PVC, din moment ce aceste circuite pot fi stabilite direct intre rutere fara a fi nevoie sa fie predefinite in reteaua Frame Relay. Dintre cele mai importante beneficii ale utilizarii circuitelor SVC amintim: cost redus pentru consumatori; in scopul maririi atractivitatii tehnologiei Frame Relay pentru site- uri de dimensiuni mai mici sau pentru utilizatori cu necesitati mai reduse pentru latimea de banda.Fig. 6. Frame Rela y ofera aplicatii si servicii diverse mai buna topologie (este vorba despre o topologie "mesh" completa, in care fiecare punct din retea este conectat cu oricare alt punct al retelei). Deoarece un circuit virtual comutat poate fi stabilit intre oricare doua puncte ale retelei, se poate astfel crea o topologie mesh completa in care fiecare punct se afla in legatura cu oricare alt punct din retea. Datorita extra costurilor ce apar prin definirea circuitelor PVC, modalitatile de tarifare curente au incurajat utilizatorii sa proiecteze topologii de retele stea pentru care tot traficul de la un site la altul este rutat printr-un hub central ce implica cresterea latentei si olegatura in plus. Performantele globale ale retelei pot fi imbunatatite atunci cnd este creata o ruta mai directa intre doua DLCI.Fig. 7. Difuzarea multipla in Frame RelayO alta aplicatie deosebit de folositoare a tehnologiei Frame Relay este difuzarea multipla (figura 7). Pe scurt, aceasta ofera posibilitatea trimiterii anumitor informatii in retea mai multor utilizatori. Atunci cnd datele ce trebuie trimise au un volum mare sau numarul de utilizatori este mare, acest lucru este dificil de realizat. Frame Relay rezolva aceasta problema prin facilitatea de multicasting (difuzare multipla) care presupune ca pachetul de date este trimis in retea o singura data, ca apoi acesta sa fie transmis tuturor utilizatorilor la care trebuie sa ajunga. Exista multe domenii aplicative ce necesita acest lucru, de exemplutrimiterea de catre o firma clientilor aceleasi pachete de date, actualizarea preturilor la toate punctele de vnzare ale unei companii, actualizarea informatiilor bancare de la sediul central catre sucursalele unei banci, etc.Suport si standarde Frame RelayStandardele Frame Relay sunt urmatoarele: FRF 1.1 Interfata FR UNI FRF 2.1 Interfata FR NNI FRF 3.1 Incapsularea multiprotocol (PPP cu 1490 FRAD) FRF 4 Circuite virtuale FR SVC FRF 5 Cooperarea la nivel retea intre ATM si Frame Relay FRF 6 Managementul serviciilor pentru clienti in reteaua Frame Relay FRF 7 Difuzarea multipla Frame Relay (Multicast FR) FRF 8 - Cooperarea la nivel servicii intre ATM si Frame Relay FRF 9 Algoritmul de compresie (nu este inca implementat) FRF 10 Interfata FR NNI SVC (in curs de implementare)Fig. 8. Conectarea la o retea Frame Relay a unor site-uri la distanta prin retea ISDNSuportul pentru circuite SVC este oferit de mai multa vreme, dar nu au existat echipamente FRAD care sa le foloseasca. Alt lucru demn de luat in seama este ca in centrul retelei furnizorii de servicii folosesc propriul sistem de taxare, avnd in vedere ca modalitatea de taxare pentru circuite virtuale comutate nu este chiar att de simpla, necesitnd integrarea capacitatilor de taxare la nivel de backbone de retea. Noile echipamente FRAD aparute (de la firmele ACT, Cisco, Motorola) in ultima vreme imbunatatesc insa situatia. Ideea in principiu este simpla. Este vorba despre un numar mare de utilizatori ce folosesc si partajeaza un numar limitat de resurse, ca in cazul unui sistem telefonic. Ce se poate face, este preluarea unui port logic, asocierea unei adrese E.164 ce reprezinta un numar de telefon. Astfel, orice punct poate stabili o convorbire cu alt punct din retea folosind acest numar de telefon si comenzi SNMP, generate fie de terminalul respec-tiv, fie prin management de retea. Echipa-mentele SVC pot, de asemenea, comunica cu alte echipamente compatibile PVC, oferind trecerea graduala de la PVC la SVC.Cooperarea la nivel retea Frame Relay-ATM este unul dintre aspectele cele mai importante ale problemei, deoarece ofera scalabilitate in centrul retelei. Deoarece tehnologia Frame Relay este limitata la 45 Mbps pe trunchi de retea, acest trafic poate fi considerat mare fata de tehnologii predecesoare precum X.25, dar nu este totusi o latime de banda foarte mare. De aceea este nevoie de o tehnologie scalabila, ce ofera o latenta scazuta si o latime mare de banda precum ATM. Deci acest standard de interconectare cu ATM este foarte important, oferind ATM ca mecanism de transport pentru Frame Relay, in mod transparent fata de echipamentele Frame Relay de la capete.